激光识别肿瘤中的关键分子结构

本——本周还有一条新闻，一项激光技术揭示了表皮生长因子受体(EGFRs)以前未知的分子形状，这种分子形状已知与癌症的发展有关。这些都存在于绝大多数人类细胞的表面，正如STFC中央激光设施的科学家Marisa Martin-Fernandez博士解释的那样……

玛丽莎-这种受体的作用是结合血液中的分子，并产生信号，这些信号被转导到每个细胞内部，并向细胞机器发出生长、分裂、死亡和分化的指令。所以这是促进细胞行为的核心。这些是协调者，这些类型的受体协调细胞在多细胞体内的行为我们对导致细胞生长的信号传导过程中发生的事情以及当它出错并导致肿瘤生长的情况了解很多。事实上，大多数人类肿瘤在这种受体的信号传导中都有缺陷。

目前针对egfr的药物不加区分地通过阻断激活来阻止细胞生长。然而，在这样做的过程中，它们可能会阻碍其他必要的细胞维护，这可能导致身体采用其他化学途径来实现同样的目标。这是癌症治疗的步骤，允许肿瘤再次生长。为了更多地了解egfr和信号分子之间的精确相互作用，我们需要对它们的结构有一个很好的了解。为了做到这一点，玛丽莎的团队使用了一种叫做荧光共振能量转移的新型激光技术……

玛丽莎:我们要做的就是在受体的一个我们可以控制的位置放一个标签，这是一个发出荧光的分子，我们在细胞表面放另一个标签，然后我们激活受体中的一个分子。根据距离表面的远近，荧光发射的特征是不同的，根据这些信息，我们实际上可以得到纳米级的距离。

知道受体和细胞其他部分之间的距离可以帮助准确模拟受体在原位的结构。这项工作是由专家承担，如Dr. Martyn Winn STFC的计算科学与工程系在达斯伯里实验室…

马丁:我们的出发点是从晶体学中得到的原子结构。例如，这些实验将在钻石光源上进行，它们会给你非常详细的蛋白质原子结构。缺点是它们是静态的。他们不像在现实生活中那样四处走动。同时，这意味着蛋白质已经从细胞中取出，从它们的自然环境中取出，并放入晶体中。所以你有非常详细的信息但它不一定与细胞内发生的事情相关。所以在模拟中，我们要做的就是把这个详细的结构，建立一个模拟细胞环境的模拟，然后看看当它被放到细胞环境中时会发生什么。

当玛丽莎的激光数据与已知的egfr原子结构在模拟中结合起来时，得到的形状是新的，意想不到的，但令人惊讶的是，它与在果蝇果蝇。

你经常从晶体学中看到的是非常对称的结构。晶体环境是一个非常对称的环境，一切都很好，很有序。我们在模拟时看到的是分子实际上变得不对称了。当我们第一次这样做的时候，这是以前从未见过的东西，有点异端。人们喜欢对称。对称是美丽的，但我们的模拟显示分子变得不对称是为了解释玛丽莎的实验。

玛丽莎:然后令人惊奇的是，当我们观察分子形状时，它看起来几乎和果蝇受体。然后当我们辨认形状时，它几乎是一样的。太相似了，简直不可思议。我们很惊讶，当我们看到我们确定的结构，它看起来像果蝇受体，我们知道我们找到了线索。

所以，了解这种特殊的结构可以帮助我们找到更好的治疗方法，而这项技术本身也可以帮助我们推进个体化医疗。

Marisa -鉴于这些新信息，我们实际上可以考虑新的抗体治疗方法，可以阻断另一种受体，并允许其他信号被转导。因此，在某种程度上，它们将是一种侵入性较小的治疗方法，实际上可能会减少副作用，并确保，例如，身体不会被剥夺这种受体所覆盖的基本功能。

Martyn:我认为我们处于非常基础的科学水平，药物开发还有很长的路要走，这是真的，但我认为他们想做的一件事是开发针对患者的治疗方法。所以你可以分析特定病人的DNA，看看他们是否有特定的突变。也许你还可以分析病人的肿瘤，看看受体的确认是什么，然后这可能会揭示一种特定的抗体治疗是否可能起作用。他们的兴趣，实际上是把这个应用到针对病人的治疗中。

这是戴斯伯里实验室的马丁·温恩和哈维尔中央激光设施的玛丽莎·马丁·费尔南德斯。你可以在杂志上找到那篇论文分子与细胞生物学。